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四軸飛行器原理、設(shè)計(jì)與控制
四軸飛行器設(shè)計(jì)與用途
學(xué) 院: 廣東白云技師學(xué)院
專 業(yè): 電子信息工程與電氣技術(shù)(技師本科)
制作學(xué)生: 鄒劍平
指導(dǎo)老師: 廖高靈
四軸飛行器簡介
配置:
單片機(jī)AVR ATMEGA168PA
三軸數(shù)字陀螺儀 MPU—3050 電機(jī)(無刷) XXD 2212 1000KV 電子調(diào)速器(無刷) 好盈 天行者 40A 螺旋槳 1045
電池 格氏 2200mAh 11.1V 25C 機(jī)架 DIY
機(jī)架材料 玻璃纖維 鋁合金
四軸飛行器飛行原理
重心的距離相等, 當(dāng)對角兩個軸產(chǎn)生的升力相同時能夠保證力矩的平衡, 四軸不會向任何一個四軸飛行器有四個電機(jī)呈十字形排列, 驅(qū)動四片槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推力; 四個電機(jī)軸距幾何中方
向傾轉(zhuǎn); 而四個電機(jī)一對正轉(zhuǎn),一對反轉(zhuǎn)的方式使得繞豎直軸方向旋轉(zhuǎn)的反扭矩平衡, 保證了四軸航向的穩(wěn)定.
此飛行控制板規(guī)定四軸電機(jī)的排布方式如圖所示: 前(1號), 后(4號), 右(3號), 左(2號).
1,4號電機(jī)順時針方向旋轉(zhuǎn), 2,3號電機(jī)逆時針方向旋轉(zhuǎn). 四個電機(jī)的轉(zhuǎn)速做相應(yīng)的變化即可實(shí)現(xiàn)四軸 橫向、縱向、豎直方向和偏航方向上的運(yùn)動:
當(dāng)四軸需要向前方運(yùn)動時, 2,3號電機(jī)保持轉(zhuǎn)速不變, 1號電機(jī)轉(zhuǎn)速下降, 4號電機(jī)轉(zhuǎn)速上升, 此時4號電機(jī)產(chǎn)生的升力大于1號電機(jī)的升力, 四軸就會沿幾何中心向前傾轉(zhuǎn), 槳葉升力沿縱向的分力驅(qū)動四軸向前運(yùn)動.
當(dāng)四軸要轉(zhuǎn)向左轉(zhuǎn)向時, 1,4號電機(jī)轉(zhuǎn)速上升, 2,3號電機(jī)轉(zhuǎn)速下降, 使向左的反扭距大于向右的反扭矩, 四軸在反扭距的作用下向左旋轉(zhuǎn).
四個槳產(chǎn)生的推力, 超過或者低于四軸本身重力的時候能夠?qū)崿F(xiàn)豎直方向上升與下降的運(yùn)動, 當(dāng)槳的升力與四軸本身的重力相等的時候即實(shí)現(xiàn)懸停.
其他方式的運(yùn)動原理與以上過程類似. 四軸飛行原理雖然簡單, 但實(shí)現(xiàn)起來還需很多工作要做.
四軸飛行器控制流程圖
四軸飛行器的優(yōu)點(diǎn)
四軸飛行器與其他飛機(jī)比較相對穩(wěn)定性高; 四軸飛行器與其他飛機(jī)比較相對抗風(fēng)能力強(qiáng); 載重量大(本機(jī)最大安全載重1100g); 姿態(tài)靈活,反應(yīng)速度快; 可超低空飛行;
四軸飛行器主要用途
可做無人偵察機(jī),空中航拍(FPV),可作為新型微型機(jī)器人。娛樂飛行表演
四軸飛行器的特點(diǎn)及魅力除了深受DIY愛好者的青睞之外,
還有幾點(diǎn)供大家品味:
1、是它的相對簡單地機(jī)械構(gòu)造。正因?yàn)楹唵,安全指?shù)大大提高。無論是作為航空模型還是作為遙控平臺,安全永遠(yuǎn)是第一位的。
2、是它的相對穩(wěn)定性。飛行姿態(tài)平滑穩(wěn)定,機(jī)械振動被僅可能地減小是四軸的又一魅力,裝載圖像設(shè)備再好不過了。
3、是它的相對成本低廉,花盡可能少的錢獲取最大的性價比是我們追求的境界,為工業(yè)開發(fā)其商業(yè)用途奠定了必要的基礎(chǔ)。
最后,再為該新鮮事物(確實(shí)沒誕生幾年)潑幾盆冷水。
四軸是電子工業(yè)高速發(fā)展的產(chǎn)物,也局限了它的超越性的成長。有效載荷就是它的一大瓶頸;有限的飛行時間又是它的致命不足;抗風(fēng)能力表現(xiàn)脆弱也是大家有目共睹的事實(shí)。當(dāng)然,這些都會隨著技術(shù)的發(fā)展改善的。還有,單就操縱性能和視覺效果看,傳統(tǒng)的遙控直機(jī)要比四軸更震撼! 分享快樂
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